成果简介
本文，萨卡里亚大学Deniz Kuruahmet等研究人员在《ACS Omega》期刊发表名为“Cobalt-Free Layered LiNi0.8Mn0.15Al0.05O2/Graphene Aerogel Composite Electrode for Next-Generation Li-Ion Batteries”的论文，研究引入了不含钴且镍含量高的LiNi0.8Mn0.15Al0.05O2（NMA），以及通过用三维（3D）石墨烯气凝胶（GA）支撑NMA的导电复合材料。通过一种简单的冷冻干燥方法，NMA纳米颗粒被适当地分散在石墨烯片上，GA形成了一个坚固的导电框架，显著改善了结构和导电性。通过X射线衍射（XRD）和场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）研究了纯NMA和NMA/石墨烯气凝胶（NMA/GA）复合材料的结构。
XRD和FE-SEM分析清楚地表明，超纯NMA结构均匀地分散在GA之间。此外，使用透射电子显微镜（TEM）对复合材料结构进行了检查，以确定分散机制。通过速率电容、循环伏安法（CV）和电化学阻抗谱（EIS）评估了纯NMA和NMA/GA复合材料的电化学循环性能。合成的NMA/GA在C/2的第500次循环后能够提供89.81%的比容量保持率。所获得的阴极的平均充电/放电速率显示出良好的电化学结果，在C/20、C/10、C/5、C、3C、5C和C/20条件下分别表现出190.2、186.3、185.2、176.2、161.2、142.6和188.5 mAh g-1的容量。
EIS数据显示含有GA的复合材料的阻抗有所改善。根据电化学测试结果，NMA纳米颗粒由于GA而以其多孔结构形成了导电网络，在表面上形成了保护层，阻止了阴极与电解质之间的副反应，降低了阴极的阻抗，增加了氧化还原动力学。此外，在第50、250和500次循环结束时，通过XRD、FE-SEM和拉曼分析研究了NMA/GA复合阴极的结构变化。综上所述，NMA/GA正极有望利用其易于合成和优异的循环稳定性在锂离子电池（LIB）中发挥重要作用
图文导读
图1.钴、镍、锰和铝的市场价格。
图2.NMA晶体结构的示意图。
图3.通过溶胶-凝胶法合成NMA纳米颗粒。
图4.NMA/GA复合材料的合成
图5.NMA/GA纳米复合材料的FE-SEM图像
图6.NMA和NMA/GA纳米复合阴极的FTIR光谱。
图7、NMA和NMA/GA阴极的充放电性能
图8.NMA/GA纳米复合阴极的FE-SEM图像（a）在50，250×放大倍率下（b）第500次循环前和（b）第200次循环，（c）第000次和（d）次循环。
小结
在这项研究中，生产了不含钴且具有廉价高镍比率的LiNi0.8Mn0.15Al0.05。通过溶胶-凝胶法合成了NMA纳米颗粒作为阴极活性材料。据观察，随着施加在电极上的循环次数的增加，电极的ID/IG比率增加，所以电极的结构缺陷增加。
文献：https://doi.org/10.1021/acsomega.2c08281
本文来自材料分析与应用，本文观点不代表石墨烯网立场，转载请联系原作者。
